第五章放大器的频率响应

1、第五章频率响应(pn l xin yn) 放大器要放大的信号通常不是一个单一频率的正弦波。 而是由许多频率成分组合起来的复杂波形。由于放大电路(dinl)中电抗元件与晶体管极间电容的存在，对不同频率的信号，放大器增益的大小和相位都不同。用复数可表示为： A(j)=A()e j()A()和()为增益的模和相角，都是频率的函数，前者为幅频特性，后者为相频特性共同用来表示放大器对不同频率正弦信号的稳态响应特性。共三十页5-1频率特性一. 阻容耦合放大器频率特性它在一个较宽的频率范围内响应曲线是平坦的即增益模不随信号(xnho)频率变化 计算时，中频区电抗(dinkng)元件的作用可忽略不计相应的等效

2、电路是电阻性网络.这个频率范围称为中频区对应的增益称为中频增益 基本不随频率变化耦合电容旁路电容结电容分布电容(相频)(幅频)共三十页5-1频率特性中频段：放大器增益的幅值与相角均为 与频率(pnl)无关的常数低频段：增益(zngy)下降原因是由于耦合电容、旁路 电容的存在。 在直接耦合放大器中， 其中频区可延伸到零频率上高频段：增益下降原因是由于晶体管结电容 影响, 使随f的增加而下降共三十页2.上、下限频率 定义为频率变化时增益的幅值下降(xijing)到 中频增益 时所对应的频率。 即A(fH)=AI/ ；A(fL)=AI/5-1频率特性3.通频带(pndi) f0.7=fH-fL=BW

3、 4.增益带宽积 GBW= AIf0.7频率特性的特征参数1.中频增益的幅值AI和相角I共三十页5-1频率特性基本因子(ynz)（波特图）A共三十页5-1频率特性共三十页5-1频率特性(1为极点(jdin)频率)共三十页5-2单级放大器的频率特性一. 晶体(jngt)三极管的频率参数这些参数是评价晶体管的高频(o pn)特性的特征参数1f和 fTf -的截止频率 fT - 晶体管的特征频率由于结电容的影响，晶体管的共发电流放大系数是频率的函数（c-e极之间短路）其中：共三十页5-2单级放大器的频率特性0是低频时的共发短路电流放大系数，因为rbe与ICQ有关(yugun)，所以也与ICQ有关，即

4、ICQ 讨论(toln)：(1) 当 时，()=0 (2) ()共三十页5-2单级放大器的频率特性所以把当 所对应(duyng)的角频率称为的截止角频率 （3）当 时（4）定义： 下降到 时所对应的角频率称为晶体管的特征角频率T 表示晶体管丧失放大能力时的极限角频率 共三十页5-2单级放大器的频率特性2. T也与ICQ有关 （ gm=38.5 ICQ ， ICQ T ） 的截止角频率 共三十页5-2单级放大器的频率特性二共射放大器的频率特性 1. 放大器的高频(o pn)等效电路及模型简化 (1) 密勒定理(dngl) 对于一个输入输出端跨接了阻抗Z的四端网络,可用并联在输入和输出端的两个等效

5、阻抗Z1、Z2来替代共三十页5-2单级放大器的频率特性则同理共三十页5-2单级放大器的频率特性 晶体管单向化近似(jn s)模型 晶体管等效电路中，C bc是跨接在输入 输出端的电容(dinrng) 用密勒定理 可把它等效 到输入、输出端C bc很小， 1/Cbc很大，可忽略流过Cbc的电流A=Vo/Vbe= - gmVbeRL/Vbe= -gmRL共三十页5-2单级放大器的频率特性 =Cbe(1+TCbcRL)=DCbeRL=Rc/RLY1=jCbc1-A=jCM1Y2=jCbc1-1/A=jCM2CM1=(1+gmRL)Cbc=gmRLCbcCM2=Cbc1+1/(gmRL)=Cbc1/C

6、bcRL CM2可忽略(hl)Ct=Cbe+CM1=Cbe(1+Cbc/Cbe*gmRL)共三十页5-2单级放大器的频率特性D -称密勒效应倍增(bi zn)因子。它表示在密勒近似条件下Cbc的作用相当于把Cbe扩大了D倍2共射电路的频率特性(1) 中频(zhngpn)增益及上限频率共三十页5-2单级放大器的频率特性AVSI= -RL/(Rs+rbb+rbe) , Ct=Cbe+(1+gmRL)CbcRt= (Rs+rbb)/rbe p= H = 1/RtCt rad/s, fH = H/2 Hz可见：中频增益为电容C不存在时的增益值 上限(shngxin)角频率H为电路时间常数的倒数 增益(

7、zngy)带宽积 GBW=AVSI*fH电路一定则GBW为常数共三十页5-2单级放大器的频率特性讨论(toln)A. 选管 为了(wi le)增大fH与GBW值 应选用rbb和Cbc小而T高的管子B. 信号源 为提高上限频率fH应选Rs小的信号源， 即用恒压源作为信号源来激励C.负载 增大RL使AVSI但使DfH 因此RL选择要兼顾AVI及fH的要求共集，共基分析略共三十页5-3多级放大器的频率特性 一多级放大器的频率特性若多级放大器由n个具有一个转角频率(pnl)的单级放大器组成则其若各级的上限频率(pnl)相等则 可见级数越多，上限频率越低、即通频带越窄根据上限频率的定义 ,由经验公式可得

8、：共三十页5-3多级放大器的频率特性 二. 共发-共基电路（上限(shngxin)频率由共射决定） 已知 VBE=0.6V Cbc1=8.5P, Cbc2=5.6P gm1= gm2=0.2s, rbb=60 Cbe1=Cbe2=100P rbe1= rbe2=500求（1）静态工作点 （2）中频(zhngpn)增益AVSI及fH值2.9V4V共三十页5-3多级放大器的频率特性 解 (1) IC1=IC2=2.3V/0.47=4.9mA VCEQ1=3.4-2.3=1.1V VCEQ2=12-4.9*1-3.4=3.7V(2) AVSI = -Ri2/(Rs+rbe1)* RC/rbe2 =

9、-RC/(Rs+rbe1)= - 97 （其中(qzhng) Ri2 = rbe2/(1+2)）(3) Ri2=rbe2/(1+)=5.6 其中(qzhng)=gmrbe=100 Ct1= Cbe1+Cbc(1+gmRL1) = 100+8.5(1+0.2*5.6)= 118Pf Rt1= (Rs+rbb)rbe/(Rs+rbb+rbe)= 0.257k fH = 1/（2RtCt） = 5.2MHz共三十页5-3多级放大器的频率特性 (4) 若不接共基, 则单级共射增益(zngy)不变 (Rc=1k) Ct=Cbe1+Cbc(1+gmRL1)=1800P fH=1/（2RtCt）=0.34M

10、Hz (5)原因 : 共基输入阻抗低，使共射的RL fH 而总增益不变。 总增益带宽(di kun)积提高了* 在负载电阻较大时 采用这种电路可有效地扩展频带共三十页5-3多级放大器的频率特性 三.共集-共射电路（上限频率(pnl)由共射决定） 已知： =100 ,VBE(on)=0.8V rbb=64 , Cbc=0.4P T=25.67*109rad/s求: (1)Q点 (2)AVSI (3)fH共三十页5-3多级放大器的频率特性 (1) IBQ1=(10-0.8)/(740k+(1+)1.8k)=10A Ic1=1mA Ic2=2mA VCEQ1=10-1.8=8.2V VCEQ2=10

11、-2*2.5=5V(2) rbe1=64+(1+)26mv/1=2.69k rbe1=2.6k rbe2=64+(1+)26mv/2=1.38k rbe2=1.3k RL1=1.8k/rbe2=0.78k gm2=38.5Ic2=77ms 或 gm2=/rbe2=77ms Cbe2=gm/T=3Pf AVS1= (1+)RL1/(RS+rbe1+(1+)RL1) =0. 96 AV2 = -Rc/rbe2 = -145 AVSI = AVS1Av2 = -139共三十页5-3多级放大器的频率特性 (3) Rs=1.8K/(RS+rbe1)/(1+)=1.8k/37=36 Rt= (Rs+rbb

12、2)/rbe2=93 Ct= cbe2+(1+gm2RL2)Cbc=65P fH= 1/(2RtCt)=26.3MHZ(4) 不接CC(共集电路(dinl)时 Rt=(RS+rbb2)/rbe2=(1000+64)/1300=585 fH=4.2MHZ(5)原因(yunyn) 共集电路的输出阻抗小 使共射的内阻RS fH 提问：若组成共基-共射或 共射-共集是否也能使fH 共三十页5-3多级放大器的频率特性 范例(fnl)分析 例1 :已知某系统的频率特性如下， 则其频率特性的表达式？中频增益(zngy)？上限频率?中频增益AI=105解：共三十页5-3多级放大器的频率特性 例2：已知中频增益AI=100dB，极点频率(pnl) p1=p2=100rad/s 则其频率特性的 表达式? 波特图? 上限频率? 解：共三十页5-3多级放大器的频率特性 共三十页5-3多级放大器的频率特性 例4. 共三十页内容摘要第五章。3.通频带 f0.7=fH-fL=BW。f -的截止频率。RL=Rc/RL。1/CbcRL CM2可忽略。Rt= (Rs+rbb)/rbe。应选(